壁柱式上向水平分层充填采矿法
技术领域
本发明属于地下采矿领域，特别涉及一种壁柱式上向水平分层充填采矿法，特别适用于矿石中等稳固及以上、围岩不稳固的低品位厚大矿体的回采。
背景技术
上向水平分层充填采矿法是充填采矿法中的一种常见方法，其特点是将矿段划分成采场上向分层逐层回采充填，人员设备在矿石顶板下回采作业，以充填体作为工作底板，崩落矿石采用小型铲运机铲运至采场溜井。其主要优点是：①能随着矿体的形态进行回采，降低废石的混入率，提高矿石的入选品位，回采率高，损失小，同时可通过暂留护壁和调整回采顺序控制上盘破碎带废石的混入，大幅度地减少矿石的贫化损失；②能实现分采选采；③在回采过程中，可根据岩石的稳固性控制顶板的暴露面积，安全可靠；④采场控顶高度小，容易发现和处理采场顶板的安全隐患。因此，上向水平分层充填采矿法在矿石中等稳固及以上、围岩不稳固的矿体得到广泛应用。但对于低品位厚大矿体，采用常规上向水平分层充填采矿法回采同时也存在以下问题：(1)采场支护量大，支护成本高。由于人员设备始终在采场顶板下作业，为保证作业安全，需对采场顶板进行大量的支护，由此增加大量支护成本，增加了支护作业时间，降低了采场回采效率；(2)采场充填成本较高。对于厚大矿体，目前上向水平分层充填法回采时通常划分为矿房矿柱分两步骤进行回采，由于二步骤矿柱回采时两侧为充填体，因此一步骤矿房回采时需采用高强度胶结充填体充填，高强度胶结充填比例大，采场充填成本高；(3)一步骤矿房回采时，两侧为原岩，安全条件较好，但二步骤矿柱回采时两侧为充填体，同时受一步骤采场爆破振动、充填体泌水等影响，二步骤矿柱回采安全条件恶化，安全风险增加。
为此，本发明提供了一种壁柱式上向水平分层充填采矿法，旨在解决矿石中等稳固及以上、围岩不稳固的低品位厚大矿体采用常规上向水平分层充填采矿法面临的上述采场支护工作量大、采场充填成本高、二步骤采场回采安全性差等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种壁柱式上向水平分层充填采矿法，其包括以下步骤：
步骤a、沿矿体走向划分采场，中段内自下而上划分为分段，在矿体下盘脉外分段标高布置一条分段运输巷，每个采场自分段运输巷施工一条采场联络道至矿体下盘，然后自采场联络道在矿体下盘脉内施工一条分层沿脉联络道，采场充填回风井布置在矿体下盘脉内，采场下盘围岩中布置一条脉外溜井；
步骤b、采场内划分为垂直于矿体走向的回采工作面并按顺序编号，相邻回采工作面之间留设壁柱，采场自下而上分层回采，为保证壁柱的稳定，每个壁柱两侧的回采工作面不同时回采，即将分层内回采工作面分两步进行回采，第一步回采奇数号回采工作面并充填，第二步回采偶数号回采工作面并充填；
步骤c、奇数号回采工作面回采时，采用凿岩台车施工水平浅孔，非电毫秒导爆管雷管起爆，崩落矿石采用铲运机铲出并卸入脉外溜井中，工作面回采完毕后，构筑充填挡墙并进行充填；
步骤d、偶数号回采工作面回采时，采用凿岩台车施工水平浅孔，非电毫秒导爆管雷管起爆，崩落矿石采用铲运机铲出并卸入脉外溜井中，工作面回采完毕后，构筑充填挡墙并进行充填，此时所有偶数号回采工作面与所述分层沿脉联络道统一一起进行充填；
步骤e、待奇数号回采单元充填体强度达到设计强度后，即可开始上分层的回采，如此循环直至整个采场回采完毕。
优选地，所述采场沿走向长度80-100m，中段高度50-60m，分段高度12-15m。
优选地，所述步骤b中，回采工作面宽度5-8m，壁柱宽度1.5-2m，回采工作面宽度与壁柱宽度根据矿岩稳固性取值，矿岩稳固性越好，回采工作面宽度取大值、壁柱宽度取小值，反之则回采工作面宽度取小值、壁柱宽度取大值；回采工作面回采分层高度3m，最小控顶高度1-1.5m，最大控顶高度4-4.5m。
进一步地，所述步骤c中，奇数号回采工作面充填时可根据回采进度单独充填，也可等所有奇数号回采工作面回采完毕后一起充填，所述充填挡墙位于所述分层沿脉联络道内侧边界外，且须将分层沿脉联络道预留出。
进一步地，所述步骤d中，充填挡墙位于所述采场联络道与分层沿脉联络道交汇处。
进一步地，所述奇数号回采工作面与偶数号回采工作面充填时采用同样的充填配比，所有回采工作面下部2.5m采用低强度充填体充填，上部0.5m采用高强度胶结充填体充填，所述高强度胶结充填体28天单轴抗压强度1.5-2MPa。
优选地，所述回采工作面边排炮孔采用光面爆破技术，炮孔孔距加密至0.6-0.8m，装药系数调整为0.3-0.5。
有益效果
与现有技术和方法相比，本发明提供的一种壁柱式上向水平分层充填采矿法具有以下有益效果：
(1)采场内可同时安排多个工作面生产，采场生产能力大，效率高。
(2)采场支护工作量显著减少，通过留设壁柱，能够有效控制采场的暴露面积，减少采场支护工作量，降低支护成本，加快采场作业循环，同时采场内可多个回采作业面同时作业，提高采场生产能力。
(3)采场充填成本大大降低。采场充填时除分层上部0.5m采用高强度胶结充填体充填外，其余均采用低强度充填体充填，采场充填成本大大降低。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明提供的一种壁柱式上向水平分层充填采矿法的正视图；
图2为本发明提供的一种壁柱式上向水平分层充填采矿法的俯视图；
图3为本发明提供的一种壁柱式上向水平分层充填采矿法的侧视图；
图中：1-分段运输巷；2-采场联络道；3-分层沿脉联络道；4-充填回风井；5-脉外溜井；6-壁柱；7-水平浅孔；8-低强度充填体；9-高强度胶结充填体；10-充填挡墙；11-崩落矿石。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
某铅锌矿I号矿体赋矿岩石主要为砂砾岩、含砾砂岩，其次为砂岩。南北翼矿体呈层状，局部有分枝复合现象，矿体产状与地层产状基本一致。南翼矿体由S12～S66线共55条勘探线控制，长约2250m，沿倾向延伸至核部最大约2010m。北翼东段矿体在地表于N8～N2线之间断续分布，出露长约200m，延深大于200m；北翼西段地表连续见矿，向北西延伸300m。矿体受控于向斜构造，赋存标高1500～2800m。矿体呈层状，局部有分枝复合现象，产状与地层产状基本一致。南翼矿体总体走向北东-南西，倾向北西，倾角为50～57°，向深部逐渐变缓；北翼矿体整体走向北西-南东，倾向南西，倾角68～70°。矿体厚8～25m，平均14.46m，整体具中部厚、东西两侧薄的特征，厚度变化系数71.76％，属较稳定。矿石以砂砾岩、砂岩型为主，矿化较均匀。Zn品位变化范围为0.02～20.16％，一般1.8～3.5％，平均品位为2.32％，；Pb品位变化范围为0～5.32％，一般0.2～0.45％，平均0.28％。该矿采用本发明提供的壁柱式上向水平分层充填采矿法回采，其包括以下步骤：
步骤a、沿矿体走向划分采场，中段内自下而上划分为分段，采场沿走向长度100m，中段高度60m，分段高度15m，在矿体下盘脉外分段标高布置一条分段运输巷1，每个采场自分段运输巷1施工一条采场联络道2至矿体下盘，然后自采场联络道2在矿体下盘脉内施工一条分层沿脉联络道3，采场充填回风井4布置在矿体下盘脉内，采场下盘围岩中布置一条脉外溜井5；
步骤b、采场内划分为垂直于矿体走向的回采工作面并按顺序编号，回采工作面之间留设壁柱6，采场自下而上分层回采，为保证壁柱6的稳定，每个壁柱6两侧的回采工作面不同时回采，即将分层内回采工作面分两步进行回采，第一步回采奇数号回采工作面并充填，第二步回采偶数号回采工作面并充填；由于该矿矿体稳固性较好，回采工作面宽度7m，壁柱6宽度1.5，回采工作面回采分层高度3m，最小控顶高度1m，最大控顶高度4m。
步骤c、奇数号回采工作面回采时，采用凿岩台车施工水平浅孔7，人工装填炸药，非电毫秒导爆管雷管起爆，崩落矿石11采用铲运机铲出并卸入脉外溜井5中，工作面回采完毕后，构筑充填挡墙10并进行充填；所述步骤c中，奇数号回采工作面充填时可根据回采进度单独充填，也可等所有奇数号回采工作面回采完毕后一起充填，所述充填挡墙10位于所述分层沿脉联络道3内侧边界外，且须将分层沿脉联络道3预留出。
充填挡墙10位于所述分层沿脉联络道3内侧边界外，且须将分层沿脉联络道3预留出。
步骤d、偶数号回采工作面回采时，采用凿岩台车施工水平浅孔7，人工装填炸药，非电毫秒导爆管雷管起爆，崩落矿石11采用铲运机铲出并卸入脉外溜井5中，工作面回采完毕后，构筑充填挡墙10并进行充填，此时所有偶数号回采工作面与所述分层沿脉联络道3统一一起进行充填；充填挡墙10位于所述采场联络道2与分层沿脉联络道3交汇处。
步骤e、待奇数号回采单元充填体强度达到设计强度后，即可开始上分层的回采，如此循环直至整个采场回采完毕。
采场充填时，奇数号回采工作面与偶数号回采工作面充填时采用同样的充填配比，所有回采工作面下部2.5m采用低强度充填体8充填，上部0.5m采用高强度胶结充填体9充填，所述高强度胶结充填体928天单轴抗压强度1.5-2MPa。
采场爆破时，回采工作面边排炮孔采用光面爆破技术，炮孔孔距加密至0.6-0.8m，装药系数调整为0.3-0.5。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
